材料和結(jié)構(gòu)工程部，CETMA協(xié)會，布林迪西，意大利

BG Polymers M.P. South Lachish, 79370 Kibbutz Beit Guvrin, 以色列

摘要：纖維增強塑料（FRPs）是一種新型材料可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的結(jié)構(gòu)增強材料。評價復合材料在惡劣環(huán)境的耐久性需要做長期性能測試。這篇文章研究了玻璃纖維和玄武巖纖維在堿環(huán)境中的老化試驗。

關(guān)鍵詞：耐久性，堿溶液，纖維，玻璃，玄武巖

前言

近年來，復合材料因具有輕質(zhì)、高強度/重量比、易操作、懸垂性、安裝快、厚度薄、可恢復性等優(yōu)點在土木工程領(lǐng)域得到了廣泛的應用。然而，如果纖維置于惡劣環(huán)境中像混凝土，會出現(xiàn)耐久性問題。堿離子濃度高是引起纖維破壞的主要原因，特別的，引起重量損失和機械性能降低。人們做了各種研究，但是結(jié)構(gòu)各不相同。因為這個原因，在我們的研究中對不同纖維在堿環(huán)境中做加速試驗，來測試重量損失和拉伸強度損失率。樣品為E-玻纖、無硼E-玻纖（商品名Advantex）、AR-玻纖及玄武巖纖維。玄武巖纖維因來自火山巖具有耐火、優(yōu)良的機械性能和低成本的特點，因此具有廣闊的發(fā)展前景。另外，作為一種新型材料，她還沒有被廣泛研究。纖維表面涂覆丙烯酸共聚物，使其具有低吸濕率，可以提高耐堿性

FRP耐堿性的文獻分析

分析了許多科學文獻報道的玻璃纖維和玄武巖纖維在堿環(huán)境中的試驗。列出了不同實驗條件的道德不同結(jié)果。對于玻璃纖維，十分強調(diào)PH值對GFRP惡化的影響。事實上，在混凝土環(huán)境中，即使PH值低，GFRP惡化的也很快。另外，測得6年后，PH值從初始值降低了10%，可以推斷GFRP的惡化出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)壽命的早期階段。而且，注意到，如果纖維被特殊的高聚物基體保護，GFRP的惡化不會發(fā)生。另一個試驗，在室溫和60℃下，對E-玻璃纖維和無硼Advantex玻璃棒在惡劣環(huán)境（波特蘭水泥）中施加恒定載荷，結(jié)果顯示，Advantex玻璃具有良好的白腐蝕性，E玻纖的機械性能下降很多；E-玻璃纖維和無硼Advantex玻璃在高溫60℃下，強度損失大。如果給E-玻璃纖維和AR-玻璃纖維表面涂層（碳納米管和納米結(jié)構(gòu)的有機粘土）可以提高樣品的強度，雖然經(jīng)堿處理后(5 wt% NaOH for 7 days)的樣品強度稍低于未經(jīng)堿處理的樣品。然而，經(jīng)過涂覆處理的纖維不改變其直徑，未經(jīng)涂覆處理的纖維形貌改變，表面變粗糙。在另外一個試驗中，為了提高惡劣環(huán)境的作用，增加了高溫和堿溶液加速試驗；結(jié)果發(fā)現(xiàn)涂覆了基體的GFRP棒具有良好的性能，除了聚酯樹脂，因為聚酯的耐久性差。其他文章得到了相同的結(jié)果，雖然腐蝕溶液不同，但都增加了高溫加速條件。另外，還做了混凝土中，GFRP棒的拉拔試驗，GFRP棒在一般混凝土中的失效是因為粘結(jié)失效，GFRP棒在高性能混凝土中的失效是因為混凝土開裂。高溫和惡劣環(huán)境加速了粘結(jié)強度的下降，經(jīng)長時間腐蝕和高溫作用，彎曲強度也降低。強度降低的最大值出現(xiàn)在層數(shù)低的腐蝕時間最長的復合材料中。纖維表面點蝕和粗糙度增加，則機械性能降低。另一個文獻，分析了堿熔液中的復合棒，其拉伸強度和粘結(jié)強度（通過拉拔實驗測試）隨浸泡時間的增長和高溫的應用而降低。AR-玻纖在混凝土環(huán)境中的研究表明：纖維在高PH 值的混凝土中，耐久性降低；在中性PH值的混凝土中，耐久性幾乎保持不變。最后一個文獻，比較了在高溫下相同混凝土中，E-玻纖和AR-玻纖的行為，4天后，AR-玻纖的強度損失率為7.4%，E-玻纖大概是84.2%；7天后，AR-玻纖的極限應力損失率為38%，E-玻纖大概是60%